Systems. Methods. Technologies 3 (43) 2019

Systems Methods Technologies. I.V. Antonov et al. Development of methods … 2019 № 3 (43) p. 44-50 44 УДК 629.11.012.813 DOI: 10.18324/2077-5415-2019-3-44-50 Разработка методов оценки параметров датчика колебаний для испытания автомобильных амортизаторов И.В. Антонов a , С.П. Рыков b Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия a ilant2019@mail.ru , b rsp7-8-48@rambler.ru a https://orcid.org/0000-0003-1869-3557 , b https://orcid.org/0000-0001-9986-1641 Статья поступила 7.07.2019, принята 29.07.2019 Несмотря на то, что отечественная и зарубежная промышленность предлагает широкий выбор датчиков перемещений и колебаний, построенных на различных физических принципах, проблема создания подобных датчиков, максимально приспособленных к конкретным стендовым условиям испытания элементов подвески и виброзащиты автомобилей, является актуальной. При разработке датчика колебаний выдвигались следующие требования: использование тензометрических пре- образователей в чувствительном элементе; обеспечение высокой точности измерения перемещений штока амортизатора (погрешность не более 3%); возможность измерения перемещений в диапазоне 0,1–150 мм по величине и 0–10 Гц по частоте изменения; обеспечение высокой чувствительности и стабильности показаний во всем диапазоне измерений; возможность использования для измерения других линейных и угловых перемещений в заданном частотном диапазоне; удобство и легкость монтажа на шинном и гидропульсационном стендах; незначительное влияние на частоту собственных колебаний объекта измерения; простота и надежность конструкции. Для выполнения указанных требований было необходимо теоретически обосновать методы оценки конструктивных параметров датчика, а именно размеров чувствительного элемента и кулачка, жесткости спиральной пружины. Определение геометрических размеров чувствительного элемента (упругая консольная балочка равного сечения) осуществлялось из условия обеспечения достаточной чувствительности при измерении малых перемещений и исключения остаточных деформаций при максимальном прогибе свободного конца балочки. В результате было выведено соотношение относительно любого из трех параметров (длины и толщины балочки, места наклейки тензорезистора) в зависимости от того, какие условия на их ограничения накладываются при разработке датчика. Профиль кулачка выполнялся по закону спирали Архимеда, который обеспечивает прямо пропорциональную зависимость междууглом поворота кулачка и увеличением его радиуса, следовательно, прямую пропорциональность между нормальным прогибом свободного конца чувствительного элемента (балочки) и углом поворота кулачка. Коэффициент жесткости спиральной пружины и, следовательно, ее размеры определялись из сопоставления собственной частоты колебаний динамической сис- темы датчика с частотой измеряемых колебаний. Разработанный датчик колебаний был реализован в металле и показал в процессе экспериментальных исследований высокую точность измерения параметров амортизатора. Ключевые слова: автомобильный гидравлический амортизатор; подвеска автомобиля; датчик колебаний; чувствительный элемент; консольная балочка; тензорезистор; кулачок; спиральная пружина; уравнение прогиба консольной балочки; уравне- ние свободных колебаний динамической системы датчика. Development of methods for the estimation of the parameters of the sensor oscillation for testing automobile shock absorbes I.V. Antonov a , S.P. Rykov b Bratsk State University; 40, Makarenko St.., Bratsk, Russia a ilant2019@mail.ru , b rsp7-8-48@rambler.ru a https://orcid.org/0000-0003-1869-3557 , b https://orcid.org/0000-0001-9986-1641 Received 7.07.2019, accepted 29.07.2019 Despite the fact that the domestic and foreign industry offers a wide range of motion and vibration sensors, built on various physical principles, the problem of creating such sensors, the most adapted to the specific test bench conditions of the suspension elements and vibration protection of cars, is relevant. When developing the vibration sensor, the following requirements were determined: the use of strain gauges in the sensing element; ensuring high accuracy of measuring the movements of the shock absorber rod (error not more than 3%); the ability to measure movements in the range from 0.1 to 150 mm in magnitude and from 0 to 10 Hz in frequency of change; ensuring high sensitivity and stability of readings throughout the measurement range; the ability to measure other linear and angular movements in a given frequency range; convenience and ease of installation on the tire and hydraulic pulsation stands; minor impact on the natural frequency of the object of measurement; simplicity and reliability of the design. To meet these requirements, it was necessary